题目内容
18.如图所示,空间等间距分布着水平方向的条形匀强磁场,竖直方向磁场区域足够长,磁感强度B=1T,每一条形磁场区域的宽度及相邻条形磁场区域的间距均为d=0.5m,现有一边长l=0.2m、质量m=0.1kg、电阻R=0.1![]()
(1)线框MN刚进入磁场时受到安培力的大小F.
(2)线框从开始进入磁场竖直下落的过程中产生的焦耳热Q.
(3)线框能穿过的完整条形磁场区域的个数n.
(1)线框MN边刚开始进入磁场区域时感应电动势 E=Blv0 ①
感应电流
②
安培力
③
由①②③解得
F=2.8N
(2)设线框竖直下落时,线框下落了H,速度为vH
能量守恒定律![]()
自由落体规律![]()
解得![]()
(3)解法一
只有在线框进入和穿出条形磁场区域时,才产生感应电动势。线框部分进入磁场区域x时
感应电动势 E=Blv
感应电流![]()
安培力 F=BlI
解得![]()
在
时间内
由动量定理 ![]()
求和![]()
解得![]()
穿过条形磁场区域的个数为![]()
解得![]()
可穿过4个完整条形磁场区域
(3)解法二
线框穿过第1个条形磁场左边界过程中
平均感应电动势![]()
平均感应电流![]()
平均安培力![]()
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根据动量定理
。
解得![]()
同理线框穿过第1个条形磁场右边界过程中有
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所以线框穿过第1个条形磁场过程中有
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设线框能穿过n个条形磁场,则有
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可穿过4个完整条形磁场区域
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